DE3424179A1

DE3424179A1 - Method for measuring quantities of milk

Info

Publication number: DE3424179A1
Application number: DE19843424179
Authority: DE
Inventors: J. Michael 8023 Pullach Mehltretter; Bernd Dr. Scholtysik; Wilhelm 8000 München Steitz; Andreas Dr. 8000 München Truckenbrodt
Original assignee: TC TECHNOLOGIE CONSULTING INST
Current assignee: TC TECHNOLOGIE CONSULTING INST
Priority date: 1984-06-30
Filing date: 1984-06-30
Publication date: 1985-02-21

Abstract

The invention relates to a method for measuring the quantities of milk provided by cows during a milking time. The method consists in that the milk is guided into a receptacle, the outlet aperture of which is controlled by a valve on the basis of a measurement of the milk level carried out with a sensor in such a way that the level of milk in the receptacle is constantly between two limiting values. During the open phases of the valve, the outflowing volume stream is determined from the measured milk level, and the volume of milk which has flown out is determined by including the time factor. The residual quantity of milk remaining in the receptacle at the end of the milking process is determined from the measured milk level and the cross-sectional area of the receptacle. The invention is designed in such a way that the milking vacuum is not affected, thereby avoiding impairment of removal of milk from the udder. The invention also makes it possible to obtain a sample of milk from the total quantity of milk, which sample can be used to analyse the constituents of the milk.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der von einzelnen Kühen während einer Melkzeit abgegebenen Milchmenge.The invention relates to a method for measuring the individual Amount of milk delivered to cows during a milking period.

In der landwirtschaftlichen Praxis sind bisher folgende Verfahren zur Milchmengenmessung bekannt: 1) Auffangen der Gesamtmilchmenge einer Kuh in einem Behälter (sog. "Recorder"). Die Ermittlung der Milchmenge erfolgt durch: a) Ablesen an einer am Meßbehälter angebrachten Skala b) Messung des Milchgewichts mit einem Biegestab, an dem der Behälter aufgehängt ist c) Messung der Füllhöhe im Behälter und Umrechnung in die Milchmenge unter Berücksichtigung der Behälterform.The following methods have so far been used in agricultural practice Known for measuring the amount of milk: 1) Collecting the total amount of milk from a cow in one Container (so-called "recorder"). The amount of milk is determined by: a) Reading off on a scale attached to the measuring container b) Measure the milk weight with a Flexural rod from which the container is suspended c) Measurement of the filling level in the container and conversion into the amount of milk taking into account the shape of the container.

2) Abzweigen eines zum momentanen Milchvolumenstrom proportionalen Teilvolumenstroms. Die Messung der Milchmenge erfolgt dadurch, daß: a) der Teilvolumenstrom in einem mit einer Skala versehenen Meßgefäß aufgefangen wird b) die abgezweigte Teilmenge mit einer Kippwaage ermittelt wird.2) Branch off a proportional to the current milk volume flow Partial volume flow. The amount of milk is measured by: a) the partial volume flow is collected in a measuring vessel provided with a scale b) the branched off Partial amount is determined with a tipping bucket.

3) Abwechselndes Füllen und Entleeren eines Meßvolumens und Zählen der Anzahl der gefüllten Meßvolumen 4) Portionsweises Auffangen der Milch in einem Meßgefäß und Ermittlung der Ausflußzeit 5) Messung des Drehmoments an einer rotierenden Scheibe, von der die achsial zufließende Milch radial weggeschleudert wird.3) Alternating filling and emptying of a measuring volume and counting the number of filled measuring volumes 4) Portion-wise collection of the milk in a measuring vessel and determination of the outflow time 5) Measurement of the torque on a rotating disc, from which the axially inflowing milk is flung away radially will.

Die bisher bekannten Geräte sind entweder - auf einen stationären Einsatz im Melkstand beschränkt (1, 3, 4, 5) und somit nicht für einen mobilen Einsatz im Rahmen der amtlichen Milchleistungsprüfung geeignet - mechanisch aufwendig (2b, 3, 5) - im Hinblick auf Meßgenauigkeit (2a) oder Handhabung (1) nicht befriedigend - oder sie beeinträchtigen die Vakuumbedingungen im Melkzeug (2a), wodurch der Milchentzug aus dem Euter verschlechtert wird.The previously known devices are either - on a stationary Use in the milking parlor is limited (1, 3, 4, 5) and therefore not for mobile use Suitable for the official milk yield test - mechanically complex (2b, 3, 5) - unsatisfactory in terms of measurement accuracy (2a) or handling (1) - Or they affect the vacuum conditions in the milking cluster (2a), thereby removing milk from the udder is deteriorated.

Der Erfingung liegt die Aufgabe zugrunde, die von einzelnen Kühen während einer Melkzeit abgegebene Milchmenge zu messen, ohne daß eine Schädigung der Milch auftritt, oder daß der Milchentzug aus dem Euter durch vom Gerät verursachte Veränderungen des Melkvakuums beeinträchtigt wird.The invention is based on the task of individual cows to measure the amount of milk delivered during a milking period without damage the milk occurs, or that the withdrawal of milk from the udder was caused by the device Changes in the milking vacuum is affected.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die ermolkene Milch in ein Gefäß geleitet wird, wobei der Ausfluß der Milch aus dem Gefäß durch ein Ventil so gesteuert wird, daß die Höhe der Milch im Gefäß stets zwischen einem vorgegebenen Maximal- und Minimalwert liegt.The object is achieved according to the invention in that the milked Milk is passed into a vessel, the outflow of milk from the vessel through a valve is controlled so that the amount of milk in the vessel is always between a specified maximum and minimum value.

Die Steuerung des Ventils erfolgt aufgrund einer mit einem geeigneten Sensor durchgeführten Milchhöhenmessung. In der Offen-Phase des Ventils wird die Milchhöhe im Gefäß mit dem Sensor kontinuierlich gemessen, entsprechend der bekannten Torricel lischen Ausflußformel in den ausströmenden Volumenstrom umgerechnet und der Volumenstrom zum ausgeflossenen Milchvolumen integriert. Die am Ende des Melkvorgangs im Gerät verbleibende Restmilchmenge wird aufgrund der Milchhöhenmessung ermittelt und zur bereits bestimmten Milchmenge addiert, so daß die insgesamt von der Kuh abgegebene Milchmenge gemessen wird.The valve is controlled on the basis of a suitable one Milk height measurement carried out by the sensor. In the open phase of the valve, the Milk level in the vessel measured continuously with the sensor, according to the known Torricellian discharge formula converted into the outflowing volume flow and the volume flow is integrated into the milk volume that has flowed out. The one at the end of the milking process The amount of milk remaining in the device is determined based on the milk height measurement and added to the already determined amount of milk, so that the total of the cow the amount of milk dispensed is measured.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are shown in the drawing and described in more detail below.

Bei der Ausführung der Erfindung nach Fig. 1 wird die ermolkene Milch durch den Anschluß 1 in das Gefäß 2 geleitet.In the embodiment of the invention according to FIG. 1, the milked milk is passed through connection 1 into vessel 2.

Die unten im Gefäß 2 angebrachte Ausflußöffnung 3 ist zunächst durch ein Ventil 4 verschlossen. Dadurch wird die in das Gefäß 2 einströmende Milch gesammelt, wobei die Höhe H der Milchoberfläche 5 mit einem geeigneten Sensor 6 kontinuierlich gemessen wird. Als Sensor 6 für die Messung der Milchhöhe H im Gefäß 2 kann beispielsweise ein Ultraschallsensor verwendet werden, der die Milchhöhe H aus der Laufzeit von Ultraschallimpulsen; ermittelt:> die vom Ultraschailsensor zur Milchoberfläche 5 gesendet, dort reflektiert und vom Ultraschallsensor wieder empfangen werden.The outflow opening 3 attached at the bottom of the vessel 2 is initially through a valve 4 closed. This collects the milk flowing into the vessel 2, the height H of the milk surface 5 with a suitable sensor 6 being continuous is measured. As a sensor 6 for measuring the milk height H in the vessel 2, for example an ultrasonic sensor can be used to determine the milk height H from the running time of Ultrasonic pulses; determined:> that from the ultrasonic sensor to the milk surface 5, reflected there and received again by the ultrasonic sensor.

Sobald die Milchhöhe einen vorgegebenen Maximalwert erreicht, wird das Ventil 4 geöffnet, so daß die gesammelte Milch durch die Ausflußöffnung 3 aus dem Gefäß 2 ausströmt, wobei die Sinkbewegung der Milchoberfläche 5 von der GröRe des jeweils durch den Anschluß 1 in das Gefäß einströmenden Milchvolumenstroms beeinflußt wird. Während der Offen-Phase des Ventils 4 wird aus der kontinuierlich vom Sensor 6 gemessenen Milchhöhe H und der bekannten Querschnittsfläche der Ausflußöffnung 3 der momentan ausfließende Milchvolumenstrom entsprechend der bekannten Torricellischen Ausflußformel bestimmt (u.U. unter Berücksichtigung der milchhöhenabhängigen Ausflußzahl, die den Einfluß der Strahleinschnürung in der Ausflußöffnung 3 sowie strömungsmechanischer Energieverluste, z.B. Reibung, beschreibt). Der so ermittelte ausfließende Milchvolumenstrom wird während der Offen-Phase des Ventils 4 integriert, so daß sich die während der Offen-Phase des Ventils 4 aus dem Gefäß 2 ausfließende Milchmenge ergibt, wobei der Einfluß des durch den Anschluß 1 zufließenden Volumenstroms richtig berücksichtigt wird. Wenn sich das Gefäß 2 bis zu einer vorgegebenen minimalen Milchhöhe H1 entleert hat, wird das Ventil 4 geschlossen, so daß die Milchhöhe entsprechend dem zufließenden Milchvolumenstrom wieder steigt, bis die maximale Milchhöhe H2 wieder erreicht wird. Danach wiederholt sich der beschriebene Vorgang.As soon as the milk level reaches a predetermined maximum value, the valve 4 is opened, so that the collected milk through the outlet opening 3 out flows out of the vessel 2, the sinking movement of the milk surface 5 being of the magnitude of the milk volume flow flowing into the vessel through connection 1 will. During the open phase of the valve 4, the sensor is continuously outputted 6 measured milk height H and the known cross-sectional area of the outflow opening 3 the currently outflowing milk volume flow according to the well-known Torricellian Outflow formula determined (possibly taking into account the milk height-dependent outflow number, the influence of the constriction of the jet in the outflow opening 3 and fluid mechanics Describes energy losses, e.g. friction). The outflowing milk volume flow determined in this way is integrated during the open phase of the valve 4, so that the during the The open phase of the valve 4 results in the amount of milk flowing out of the vessel 2, with the influence of the volume flow flowing in through port 1 is correctly taken into account will. When the vessel 2 empties to a predetermined minimum milk level H1 has, the valve 4 is closed so that the milk level according to the inflowing Milk volume flow increases again until the maximum milk level H2 is reached again. The process described is then repeated.

Die Steuerung des Ventils 4 und die Ermittlung des durch das geöffnete Ventil 4 aus dem Gefäß 2 ausgeflossenen Milchvolumens aufgrund der Milchhöhenmessung des Sensors 6 erfolgt mit Hilfe einer Auswerteelektronik 7. Die am Ende des Melkvorgangs im Gefäß 2 verbliebene Milchmenge (Milchhöhe zwischen Minimal- und Maximalwert!) wird aus der mit dem Sensor 6 gemessenen Milchhöhe H und der bekannten Querschnittsfläche des Gefäßes 2 bestimmt und zu der bereits aus dem Gefäß 2 ausgeströmten Milchmenge addiert, so daß die insgesamt von der Kuh abgegebene Milchmenge ermittelt ist. Die Restmilchmenge strömt nach Öffnen des Ventils 4 aus dem Gefäß 2.The control of the valve 4 and the determination of the opened Valve 4 of the milk volume which has flowed out of the vessel 2 due to the milk height measurement of the sensor 6 takes place with the help of evaluation electronics 7. The at the end of the milking process Amount of milk remaining in container 2 (milk level between minimum and maximum value!) becomes from the with the sensor 6 measured milk height H and the known Determined cross-sectional area of the vessel 2 and to that which has already flowed out of the vessel 2 Amount of milk added, so that the total amount of milk given off by the cow is determined is. The remaining amount of milk flows out of the vessel 2 after opening the valve 4.

Das den Ausfluß der Milch aus dem Gefäß 2 steuernde Ventil 4 kann beispielsweise direkt von der Auswerteelektronik 7 elektrisch angesteurt werden. Bei einer anderen Ausführungsform des Ventils 4 wird von der Auswerteelektronik 7 ein Vakuum-Magnetventil angesteuert, das einen pneumatisch betätigten Ventilmechanismus beaufschlagt. Wenn dabei die ohnehin vorhandene Druckdifferenz zwischen dem Umgebungsdruck und dem in der Melkanlage vorhandenen Vakuum auf eine entsprechend dimensionierte Wirkfläche geleitet wird, entsteht eine hohe Ventilbetätigungskraft, wobei der Energiebedarf für die elektrische Ansteuerung des Vakuum-Magnetventils gering gehalten wird. Die durch das geöffnete Ventil 4 aus dem Gefäß 2 aus fließende Milch gelangt in eine Kammer 8 und wird aus dieser durch den Anschluß 9 abgeleitet. Der Anschluß 9 ist mit dem weiteren milchableitenden System der verwendeten Melkanlage verbunden (d.h. Melkeimer bei Eimermelkanlage bzw. sog. Melkleitung bei Rohrmelkanlage).The valve 4 which controls the outflow of milk from the vessel 2 can for example, be controlled electrically directly by the evaluation electronics 7. In another embodiment of the valve 4, the evaluation electronics 7 a vacuum solenoid valve is controlled, which has a pneumatically operated valve mechanism applied. If the already existing pressure difference between the ambient pressure and the vacuum present in the milking installation to an appropriately dimensioned one Effective area is directed, a high valve actuation force is created, whereby the energy requirement for the electrical control of the vacuum solenoid valve is kept low. the through the open valve 4 from the vessel 2 from flowing milk reaches a Chamber 8 and is derived therefrom through connection 9. The connection 9 is connected to the other milk-draining system of the milking installation used (i.e. Milking bucket for bucket milking systems or so-called milking lines for pipe milking systems).

Durch eine Luftverbindung 10 zwischen der unteren Kammer 8 und dem über der Milch im Gefäß 2 vorhandenen Luftraum wird bei allen Betriebsbedingungen des Geräts (Ventil 4 offen bzw. geschlossen) das für den Milchentzug notwendige Melkvakuum ohne Verluste vom Anschluß 9 zum Anschluß 1 geleitet.By an air connection 10 between the lower chamber 8 and the The air space present above the milk in the vessel 2 is under all operating conditions of the device (valve 4 open or closed) the necessary for milk withdrawal Milking vacuum passed from connection 9 to connection 1 without losses.

Bei der Ausführung der Erfindung nach Fig. 2 wird in der Kammer 8 die Milch so geleitet, daß in an sich bekannter Weise durch eine kleine Öffnung 11 ein Teil der Milch in einen Probenbehälter 12 abgezweigt wird, so daß eine repräsentative Milchprobe zur Ermittlung der Milchinhaltsstoffe (z.B. Fett) gewonnen wird. Die Luftverbindung 13 sorgt dafür, daß im Probenbehälter 12 der gleiche Druck herrscht wie in der Kammer 8 bzw. im Gefäß 2, so daß die für die Probe entnommene Milch ohne Druckdifferenz durch die Öffnung 11 strömen kann.In the embodiment of the invention according to FIG. 2, in the chamber 8 the milk is directed in a manner known per se through a small opening 11 part of the milk is diverted into a sample container 12, so that a representative Milk sample is obtained to determine the milk content (e.g. fat). the Air connection 13 ensures that the pressure in the sample container 12 is the same as in the chamber 8 or in the vessel 2, so that the milk removed for the sample without Pressure difference can flow through the opening 11.

Bei der Ausführung der Erfindung nach Fig. 3 wird vom Ventil 4 neben der Ausflußöffnung 3 auch eine zweite, kleine Öffnung 14 gesteuert. Durch diese öffnung 14 wird bei geöffnetem Ventil 4 eine dem Flächenverhältnis der Öffnungen 14 und 3 entsprechende Milchmenge in den Probenbehälter 12 geleitet.In the embodiment of the invention according to FIG. 3, the valve 4 is next to the outflow opening 3 also controls a second, small opening 14. Through this When the valve 4 is open, opening 14 becomes one of the area ratio of the openings 14 and 3 passed the corresponding amount of milk into the sample container 12.

Bei der Ausführung der Erfindung nach Fig. 4 wird die repräsentative Milchprobe dadurch gewonnen, daß zunächst mit der durch das geöffnete Ventil 4 strömenden Milch ein kleines Volumen 15 (z.B. 10 cm3) aufgefüllt wird, wobei ein Ventil 16 zwischen der Kammer 8 und dem Volumen 15 geöffnet ist. Sobald jeweils in der Auswerteelektronik 7 eine gewisse Milchmenge (z.B. 0,5 1) hinzuaddiert wird, wird durch Schließen des Ventils 16 das Volumen 15 gegenüber der Kammer 8 abgeschlossen und durch Öffnen des Ventils 17 das Volumen 15 in den Milchprobenbehälter 12 entleert. Dadurch wird insgesamt eine repräsentative Probe (von z.B. 2%) erhalten.In the embodiment of the invention according to FIG. 4, the representative Milk sample obtained in that initially with the flowing through the open valve 4 Milk a small volume 15 (e.g. 10 cm3) is filled with a valve 16 between the chamber 8 and the volume 15 is open. As soon as in the evaluation electronics 7 a certain amount of milk (e.g. 0.5 l) is added, by closing the Valve 16 closes the volume 15 with respect to the chamber 8 and opens it of the valve 17, the volume 15 is emptied into the milk sample container 12. This will overall a representative sample (of e.g. 2%) was obtained.

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Claims

Claims 1) Method for measuring the number of cows during a Amount of milk delivered during the milking period, characterized in that the milk is poured into a vessel is conducted, the outflow of milk from the vessel due to a with a Sensor carried out milk height measurement is controlled with a valve so that the amount of milk in the container is always between two limit values, with during the open phases of the valve from the measured milk height the outflowing milk volume flow is determined, from the time integration of which the outflowing milk volume is determined results.

2) Method according to claim 1, characterized in that the end The amount of milk remaining in the container during the milking process is based on the amount of milk carried out with the sensor Milk height measurement and the cross-sectional area of the vessel is determined and for the already determined amount of milk is added, so that the total, given by the cow Milk yield.

3) Method according to claim 1, characterized in that the by the open valve from the vessel flowing milk is directed so that a A small part of the flowing milk is continuously diverted into a sample container will.

4) The method according to claim 1, characterized in that the at the outflow the valve located in the vessel also controls a small flow cross-section, through which a certain amount of milk is fed into a sample container.

5) Method according to claim 1, characterized in that with the When the valve is open, the milk flowing out of the vessel is filled with a small volume which is then emptied into the sample container on the basis of the milk quantity measurement when a certain amount of milk has flowed out of the container.